專利名稱：在用于形成光學纖維預型件的化學淀積處理期間用于測量預型件重量的儀器和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在用于形成光學纖維預型件的化學淀積處理期間用于測量該預型件重量的儀器和方法。
背景技術：
正如已知的一樣，用于制造光學纖維預型件的最常見的方法預見一個或多個化學淀積步驟，所述淀積步驟可以通過一個或多個燃燒器，將適當?shù)幕瘜W物質(zhì)淀積在一個圓柱形支撐件上；化學物質(zhì)通常包括硅和鍺，它們以氧化物(SiO2和GeO2)的形式被淀積。一個抽吸罩消除了由燃燒器產(chǎn)生的廢氣。
現(xiàn)有技術中的通過化學淀積來制造預型件的方法包括VAD型(汽相軸向淀積)方法、OVD型(外部汽相淀積)方法、和MCVD型(改進的化學汽相淀積)方法。
通常，在VAD型方法中，圓柱形支撐件通過使用夾持部件被保持在豎直位置，所述夾持部件作用在圓柱形支撐件上端；所述圓柱形支撐件繞其自身旋轉(zhuǎn)，以便于將其表面全部暴露給一個或多個燃燒器，所述燃燒器被容納在支撐件下端附近，并且處于一個便于沿著相對支撐件縱向軸線傾斜預定角度的方向發(fā)出反應物流的位置上。然后，支撐件向上平移，以便于允許預型件基本上沿軸向增長。
另一方面，在OVD型方法中，通過使用一對夾持部件，圓柱形支撐件被保持在水平或豎直位置，所述夾持部件作用在支撐件的相對端；這個支撐件繞其自身旋轉(zhuǎn)，以便于將其表面全部暴露給一個或多個燃燒器，所述燃燒器相對于支撐件橫向地進行安裝，并且處于一個便于沿著基本上垂直于支撐件縱向軸線的方向發(fā)出反應物流的位置上。特別地，所述燃燒器被安裝在一個支撐結(jié)構上，所述支撐結(jié)構裝備有一個機動化的移動部件，所述移動部件允許燃燒器平行于圓柱形支撐件重復平移，以便于允許預型件沿著支撐件所有截面，基本上在徑向增長。
在MCVD型方法中，通過使用平行于支撐件自身軸線平移的燃燒器，在管狀支撐件內(nèi)表面上進行淀積，所述支撐件可以繞著其軸線旋轉(zhuǎn)。
為了簡明起見，在本說明書其余部分，以及在隨后的權利要求書中，將經(jīng)常明確參考OVD型化學淀積方法。
正如已知的一樣，用于控制和分析化學淀積方法性能的重要手段是通過以下方式給出的，即及時測量在化學淀積處理期間正在成形的預型件的重量，隨著又測量出所述預型件的淀積速率。實際上，除了在化學淀積的各個步驟給出關于化學淀積的速率和效率的信息以外，預型件重量的測量也可以給出以下優(yōu)點，即有利于后來的光學纖維從預型件紡制(spinning)的步驟。重量測量也允許覆層/芯質(zhì)量之間的比率值被計算和控制；已知這樣一個參數(shù)是保證從預型件紡制的光學纖維的光學傳輸規(guī)格所必需的。用于在用于形成預型件的化學淀積處理期間測量預型件重量的不同裝置是已知的。
JP06-329432描述了一種具有水平結(jié)構的OVD型化學淀積方法，其中，預型件繞著其自身軸線旋轉(zhuǎn)，并且可以在一個固定燃燒器上方水平移動。一對相對的測壓傳感器在化學淀積處理期間測量預型件的重量。為了減少在重量測量過程中的誤差，預見了四個不同的構成方案，其中，所述誤差是由熱變化引起，并且由預型件的支撐件的不對準現(xiàn)象引起，所述不對準現(xiàn)象是由預型件自身在化學淀積處理期間的移動引起。第一個方案預見一個對準程序，所述對準程序由操作者通過調(diào)節(jié)整個淀積機器底部的支撐件來手工實現(xiàn)。對準的檢查是通過一個光學系統(tǒng)獲得的，所述光學系統(tǒng)包括一個激光器和一個處于激光束位置上的探測器，所述激光器被放置在預型件的一個支撐件上，所述探測器被放置在另一個支撐件上。第二個方案通過兩個激光距離探測器來預見不對準的測量，所述探測器被放置在預型件的支撐件上，所述探測器可以測量其相對于兩個基準的位置；調(diào)節(jié)可以通過一個自動系統(tǒng)來獲得，所述自動系統(tǒng)作用在淀積機器的支撐件上，這種支撐件是適當自動化的。第三個方案預見機器對準的調(diào)節(jié)的消除。在這種情況下，系統(tǒng)借助于測量對準的距離傳感器的信號的軟件來進行糾正。除了已經(jīng)提出的方法以外，第四個方案預見一個用于冷卻淀積機器結(jié)構的系統(tǒng)，以抵消由通過燃燒器火焰產(chǎn)生的熱所引起的熱變化。溫度調(diào)節(jié)是通過一個電路獲得的，所述電路裝備有一個循環(huán)泵，所述循環(huán)泵被脫礦水經(jīng)過。
申請人注意到，上述所有方案預見一個用于測量預型件支撐件的對準的系統(tǒng)的使用，并且具有通過手工調(diào)節(jié)，或者軟件，或者通過淀積機器的整個底部的熱調(diào)節(jié)，正好消除不對準問題的目標。但是，沒有預見可以消除或減少在測量重量過程中的其它重要誤差源的系統(tǒng)，所述其它重要誤差源會在下面更好地描述，例如測壓傳感器的熱漂移(其影響通常大于機器材料膨脹的影響)，用于錨定預型件的系統(tǒng)和用于將運動傳遞到預型件的系統(tǒng)的重量，由用于錨定預型件的系統(tǒng)的超靜定特性所賦予的約束反應，將運動傳遞給預型件的力的動態(tài)作用，以及與例如預型件旋轉(zhuǎn)相關聯(lián)的動態(tài)作用。
JP07-215725描述了一種VAD型化學淀積方法，其中，由錨定系統(tǒng)支撐的預型件繞著其自身軸線旋轉(zhuǎn)，并且通過預型件移動裝置豎直地移動。正在成形的預型件的重量的測量可以通過一個重量傳感器進行，所述傳感器被安排在預型件錨定系統(tǒng)的移動部分和預型件移動系統(tǒng)之間。為了增加重量測量方面的精度，在預型件錨定系統(tǒng)的移動部分和預型件之間，預見有一個主動和被動類型的機構，所述機構能夠吸收預型件運動的振動，這種振動是重量測量過程中的誤差源。申請人看到，這種裝置不能減少上述的重量測量過程中的誤差，例如重量傳感器的熱漂移，由錨定系統(tǒng)和用于將運動傳遞給預型件的系統(tǒng)所傳遞的力，以及用于將運動傳遞給預型件的系統(tǒng)的動態(tài)作用。
用來在為形成預型件的化學淀積處理期間測量預型件重量的其它裝置被描述在JP06-183772，EP-482348，JP02-167838，JP01-242435，JP63-285137，JP09-156946中。申請人看到，所涉及的這些裝置能夠?qū)︻A型件的重量進行靜態(tài)測量，因此這種測量容易受到上述測量過程中的所有誤差的影響。
因此，申請人列舉了對于已知類型裝置很常見的一個問題。這個問題與以下事實相關聯(lián)，即為了測量預型件的重量，使用了例如測壓傳感器或傳感器等易于實現(xiàn)重量的靜態(tài)測量的系統(tǒng)。特別地，在這種系統(tǒng)中，重量是通過計算作用在測壓傳感器或傳感器上的力的豎直分力來計算出的。申請人證實，通過使用測壓傳感器或傳感器獲得的重量測量可以受到各種誤差源影響，例如—由加熱測壓傳感器或傳感器引起的信號漂移。由于測壓傳感器上獲得的熱場的非一致性，所以這種漂移導致測量中的高誤差，這種非一致性并不總能通過傳統(tǒng)類型的溫度補償來消除。
—在測壓傳感器上或傳感器上的負載的作用，所述負載不同于正在成形的預型件的重量。實際上，測壓傳感器除了受到預型件重量影響以外，也受到其它靜態(tài)和動態(tài)型力的影響，這些力通常不能消除或量化先驗。靜態(tài)型力通常包括預型件錨定系統(tǒng)和用于將運動傳遞給預型件的系統(tǒng)(通常是帶或齒輪系統(tǒng))的重量，所述預型件錨定系統(tǒng)具有軸以及與軸相聯(lián)的卡盤。另一方面，動態(tài)型力通常包括用于將運動傳遞給預型件的系統(tǒng)的動態(tài)作用。另一種動態(tài)作用是預型件自身的運動慣性。
申請人發(fā)現(xiàn)，通過對預型件重量進行動態(tài)測量，并且通過對作為剛性主體的預型件的振動頻率進行探測，可以獲得預型件重量的測量，其中，所述預型件通過至少彈性約束件被支撐，并且容易在化學淀積處理期間受到振動的影響，而且所述測量實質(zhì)上獨立于上述誤差源，特別是獨立于測量裝置的熱漂移，以及不同于人希望測量其重量的預型件的質(zhì)量的負載。
振動頻率實際上直接與振動質(zhì)量有關聯(lián)；例如，對于軸向振動，振動頻率ω與振動質(zhì)量M存在如下關系
M＝k/ω2其中，k是彈簧系統(tǒng)的彈性系數(shù)；因此，通過知道振動頻率和彈簧系統(tǒng)的彈性系數(shù)，人可以知道振動質(zhì)量，由此知道重量。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在本發(fā)明第一方面，本發(fā)明涉及一種用于在為形成預型件的化學淀積處理期間測量光學纖維預型件重量的儀器，其特征在于，所述儀器包括—至少一個彈性約束件，所述彈性約束件被設計成與一個細長元件的至少一個端部相聯(lián)，所述細長元件構成用于形成預型件的化學淀積基底；—一個用于在所述細長元件上引起振動的裝置；—一個用于探測所述細長元件的振動頻率的裝置；—一個用于根據(jù)所探測的振動頻率來計算預型件重量的裝置。
在本說明書其余部分，以及在隨后的權利要求書中，模糊使用了術語“細長元件”或者“圓柱形支撐件”來表示化學淀積基底，在淀積處理結(jié)束時，從所述基底可以獲得預型件。
在本說明書其余部分，以及在隨后的權利要求書中，也使用了術語“彈性約束件”來表示用于將預型件固定到化學淀積機器的框架的任何裝置，這種固定裝置包括至少一個彈性元件，例如適用于施加彈性作用的彈簧。
有利的是，通過本發(fā)明儀器進行的重量測量是一種動態(tài)測量，同樣地，這種測量也不容易受到上述的關于現(xiàn)有技術中的測量誤差的影響。
實際上，振動頻率的測量不會受到測量裝置的熱漂移的影響，因為彈性元件例如彈簧的彈性特性對溫度有很低的依賴性。
而且，振動頻率的測量對變化的負載的作用不敏感，所述變化的負載與將運動傳遞到預型件的過程以及預型件自身的運動有關聯(lián)，測量系統(tǒng)的尺寸設計成使這種作用以遠非測量系統(tǒng)頻率的頻率來施加，因此測量系統(tǒng)就不會受到影響。
而且，振動頻率的測量對質(zhì)量的軸向分布完全不敏感。
申請人也看到，振動頻率的測量對淀積到低質(zhì)量值的質(zhì)量更加敏感，也就是說在化學淀積處理開始時更加敏感。這個特性對外部淀積處理例如OVD或VAD特別有利；由于正在成形的預型件的小尺寸的原因，所以這種處理的產(chǎn)量和淀積速率在處理過程的最初步驟中實際上很關鍵。有利的是，因此，頻率的測量能夠在其最關鍵步驟中提供關于淀積過程的詳細信息。
優(yōu)選的是，所述至少一個彈性約束件是個具有單一自由度的約束件，以便于允許所述細長元件沿著其縱向軸線X-X進行軸向振動。有利的是，由于軸向振動頻率ω與預型件振動質(zhì)量M以如下關系相關聯(lián)M＝k/ω2其中，k是彈性元件的彈性系數(shù)，如果知道彈性元件的彈性系數(shù)，以及及時的軸向振動頻率，就意味著，可以知道振動質(zhì)量，由此就可以知道正在成形的預型件的重量。由于上述關系對于理想諧振子是有效的，所以，在實際諧振子的情況下，最好要對具有已知質(zhì)量的系統(tǒng)進行校正，以便于用實驗方法確定關系式M＝M(ω)。
在本發(fā)明儀器的一個替換實施例中，通過在剛性主體的六個自由度中一個上實現(xiàn)剛性主體的任何其它振動方式，可以使用剛性主體的其它振動頻率；在剛性主體的六個自由度上，實際上有三個平移振動方式和三個旋轉(zhuǎn)振動方式，各個振動頻率對應于上述各個方式。
優(yōu)選的是，所述至少一個彈性約束件包括一個第一結(jié)合元件，適用于與一個旋轉(zhuǎn)卡盤進行剛性連接；一個第二結(jié)合元件，適用于與所述細長元件進行剛性連接；其中，所述第一和第二結(jié)合元件被彈性和可滑動地結(jié)合，并且旋轉(zhuǎn)受到約束。
有利的是，因此，所述至少一個彈性約束件能夠防止預型件的除了軸向平移以外的平移，
防止卡盤與預型件之間的繞著所述預型件軸線的相對旋轉(zhuǎn)(以便于允許將旋轉(zhuǎn)運動從卡盤傳遞到預型件)；彈性地約束預型件的繞著一個平衡位置的軸向平移，以允許其軸向振動。
優(yōu)選的是，所述至少一個彈性約束件包括一個彈簧，所述彈簧可操作地放置在所述第一和第二結(jié)合元件之間。所述結(jié)合元件之間的彈性滑動結(jié)合由此得以實現(xiàn)。
優(yōu)選的是，所述第一結(jié)合元件限定了第一套管，所述至少一個彈性約束件也包括一個第二套管，所述第二套管與所述細長元件的所述至少一個端部進行剛性連接，并且通過至少一個軸承的插入而同軸地安裝在所述第一套管內(nèi)部，所述軸承適用于允許所述第一和第二套管之間的沿著所述軸線X-X的相對滑動。因此，有利的是，預型件沿著軸線X-X的軸向振動被所述第一和第二套管之間的滑動結(jié)合來引導。
優(yōu)選的是，本發(fā)明儀器也包括一個球接頭，所述球接頭被放置在所述第二套管和所述細長元件的所述至少一個端部之間，以抵抗所述細長元件的可能的不精密度。
在本發(fā)明第一個替換實施例中，優(yōu)選的是，所述至少一個彈性約束件包括一個銷，所述銷與所述第一結(jié)合元件相聯(lián)，并且與形成在所述第二結(jié)合元件上的一個狹槽結(jié)合。因此可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動從卡盤到預型件的傳遞(通過第一套管)，同時，也實現(xiàn)預型件軸向振動的傳遞。
在一個替換實施例中，通過與預型件剛性結(jié)合的所述第二套管和與卡盤剛性結(jié)合的所述第一套管之間的形狀配合，可以實現(xiàn)從卡盤到預型件的運動傳遞。例如通過預見兩個套管的共扼面的非圓形截面，例如方形截面，可以實現(xiàn)所述形狀配合。有利的是，在兩個套管之間，也可以預見多個軸承，所述軸承適用于允許套管的相對滑動。
在另一個替換實施例中，通過一個磁性裝置，可以實現(xiàn)從卡盤到預型件的運動傳遞，所述磁性裝置包括與第一套管成一整體的至少一個永久磁體和與第二套管成一整體的至少一個磁體。
有利的是，本發(fā)明儀器可以用在具有水平結(jié)構(細長元件的縱向軸線X-X被水平地安排)的化學淀積處理過程和具有豎直結(jié)構(細長元件的縱向軸線X-X被豎直地安排)的處理過程中。
在水平處理結(jié)構的情況下，所述儀器最好包括兩個相對的滑動彈性約束件，所述約束件與所述細長元件的相對端部相聯(lián)。在牽引或壓縮彈簧被用作彈性元件的具體情況中，特別優(yōu)選的是，在水平處理結(jié)構中，在細長元件兩個相對的端部存在彈性元件；這些彈簧以被拉伸狀態(tài)(在牽引彈簧的情況下)或被壓縮狀態(tài)(在壓縮彈簧的情況下)放置在各個彈性約束件的兩個結(jié)合元件之間；因此兩個彈簧施加一個相反的作用，以避免彈簧被卸下(在被卸下的情況下，不可能實現(xiàn)細長元件的理想振動)。在這種情況下，系統(tǒng)的彈性系數(shù)是通過兩個彈簧的彈性系數(shù)的總和給出的。
在適用于水平處理結(jié)構的本發(fā)明儀器的一個替換實施例中，所述儀器包括一個單一的彈性約束件，所述約束件與所述細長元件一個端部相聯(lián)，所述彈性約束件用來通過牽引或壓縮而工作。優(yōu)選的是，彈性約束件包括一個彈簧，所述彈簧在相對側(cè)被結(jié)合到兩個結(jié)合元件，以便于能夠?qū)氶L元件施加一個推力彈性作用和一個拉力彈性作用。在這種情況下，所述系統(tǒng)的彈性系數(shù)可以通過儀器的單一彈性約束件中存在的單一彈簧的彈性系數(shù)而給出。
優(yōu)選的是，在這種情況下，所述儀器包括一個滑動引導件，所述滑動引導件在與所述彈性約束件相對的一側(cè)與所述細長元件相聯(lián)。
在豎直處理結(jié)構的情況下，所述儀器優(yōu)選包括一個單一滑動彈性約束件，所述約束件適用于與所述細長元件的一端部相聯(lián)。有利的是，可以使用一個單一彈性約束件，因為這種約束件的彈性元件應當總是由于預型件重量的原因而處于被壓縮狀態(tài)(如果彈性約束件與細長元件下端部相聯(lián))或被拉伸狀態(tài)(如果彈性約束件與細長元件上端部相聯(lián))。在細長元件上端部具有一個單一滑動彈性約束件的實施例是優(yōu)選的，例如，在VAD型化學淀積處理中。另一方面，在OVD型化學淀積處理中，在細長元件下端部具有一個單一彈性約束件，以及在細長元件上端部具有一個滑動引導件，或反之亦然，都是優(yōu)選的。
優(yōu)選的是，用于引起振動的裝置被容納在所述至少一個彈性約束件中。
在其第一實施例中，用于引起振動的裝置包括一個對所述第二結(jié)合元件起作用的氣動裝置。特別的是，所述氣動裝置包括一個小推力活塞，所述推力活塞被壓縮空氣驅(qū)動，對所述第二結(jié)合元件起作用，所述第二結(jié)合元件對彈性約束件的彈性元件加載；通過排出空氣，所述細長元件開始繞著細長元件的平衡位置振動。
在其第二優(yōu)選實施例中，用于引起振動的裝置包括一個對所述第二結(jié)合元件起作用的電磁裝置。特別的是，電磁裝置包括一個螺線管和一個永久磁體，所述螺線管被安排在第二結(jié)合元件外部，所述永久磁體與所述第二結(jié)合元件成一整體。給螺線管的電流供應在第二結(jié)合元件上產(chǎn)生軸向力，所述第二結(jié)合元件對彈性約束件的彈性元件加載；通過中斷電流供應，細長元件開始繞著彈性元件的平衡位置振動。
作為替換，可以認為，不用制造一種用于引起振動的合適裝置，也不用利用被化學淀積機器自身在預型件上引起的振動；這種機器實際上代表一種用于在預型件上引起振動的裝置。
優(yōu)選的是，用于探測振動頻率的所述裝置包括一個用于探測所述細長元件的位置的裝置，所述裝置適用于產(chǎn)生一個表示所述位置的信號，以及一個用于處理所述信號來計算出細長元件振動頻率的裝置。
優(yōu)選的是，用于探測所述細長元件的位置的裝置包括一個靶子和一個測量所述靶子距離的光學測量器，所述靶子被設計用來與所述細長元件進行剛性連接。
優(yōu)選的是，所述光學測量器包括一個朝著所述靶子的發(fā)光信號發(fā)射源，一個用于接受由所述靶子散射的發(fā)光信號的裝置，以及一個用于處理所收集的發(fā)光信號以產(chǎn)生一個代表所述靶子距離的電信號的裝置。
在一個替換實施例中，振動頻率的探測可以通過一個鄰近傳感器來實現(xiàn)，所述傳感器與所述第一結(jié)合元件相聯(lián)，并且適合于及時探測所述第二結(jié)合元件的位置。如果彈性元件是彈簧，那么有利的是，相同的彈簧可以被用作鄰近傳感器，所述傳感器正是一個螺線管，所述螺線管具有隨伸長量變化的感應系數(shù)。
在其第二方面，本發(fā)明涉及一種用于在為形成預型件的化學淀積處理期間測量光學纖維預型件重量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟—彈性地約束一個細長元件到一個用于形成預型件的化學淀積機器上，所述細長元件構成化學淀積基底；—引起所述細長元件振動；—探測所述細長元件的振動頻率；—根據(jù)所探測到的振動頻率計算預型件重量。
這種方法允許獲得關于本發(fā)明重量測量儀器的上述突出的所有優(yōu)點。
在本發(fā)明方法的第一種實施例中，引起所述細長元件振動的步驟包括以下步驟—在一個容納所述細長元件一個端部的座內(nèi)提供預定時間的壓縮空氣；—在所述預定時間后，從所述座中排出空氣。
在本發(fā)明方法的第二種實施例中，引起所述細長元件振動的步驟包括以下步驟—在一個預定的時間內(nèi)，提供電流到一個螺線管中，所述螺線管被安排在一個結(jié)合元件外部，并且與所述結(jié)合元件同軸，所述結(jié)合元件與所述細長元件相聯(lián)，這種結(jié)合元件包括至少一個永久磁體；—在所述預定時間后，中斷電流供應。
優(yōu)選的是，探測所述細長元件的振動頻率的步驟包括以下步驟—產(chǎn)生一個實時代表所述細長元件的位置的信號；—處理所述信號以計算出所述細長元件的振動頻率。
優(yōu)選的是，產(chǎn)生一個實時代表所述細長元件的位置的信號的步驟包括以下步驟—朝著一個靶子發(fā)送一個發(fā)光信號，所述靶子與所述細長元件進行剛性連接—收集由所述靶子散射的發(fā)光信號；而且—處理所收集的發(fā)光信號以產(chǎn)生一個代表所述靶子距離的電信號。
在其第三個方面，本發(fā)明涉及一種用于形成光學纖維預型件的化學淀積機器，所述機器包括—一個被設計用來沿著一根軸線X-X支撐一個細長元件的框架，所述細長元件構成用于形成預型件的化學淀積基底；—至少一個燃燒器，所述燃燒器被設計用來在所述基底上淀積用于形成預型件的化學物質(zhì)；其特征在于，所述機器包括一個用于測量上述類型的預型件的重量的儀器。
這種機器允許獲得關于本發(fā)明重量測量儀器的上述所有優(yōu)點。
在其第四個方面，本發(fā)明涉及一種用于形成光學纖維預型件的化學淀積方法，其特征在于，所述方法包括一個在化學淀積期間通過上述重量測量方法來測量預型件重量的步驟。


從下面結(jié)合附圖給出的對本發(fā)明一些優(yōu)選實施例的詳細描述中，可以更加清楚地看到本發(fā)明進一步的特征和優(yōu)點。其中圖1是用于形成預型件的化學淀積機器的示意圖，所述機器包括一個用于測量根據(jù)本發(fā)明的預型件重量的儀器；圖2是關于一種用于固定預型件的裝置和一種用于將運動傳送給圖1所示機器中的預型件的裝置的第一實施例的結(jié)構性細節(jié)的縱向剖面的放大示意圖；圖3是用于將運動傳送給圖1所示機器中的預型件的裝置的可選實施例的橫截面的放大示意圖，所述橫截面是沿著圖1所示的剖面線A-A截取的；圖4a是用于將運動傳送給圖1所示儀器中的預型件的裝置的另一可選實施例的縱向剖面的放大示意圖；圖4b是圖4a所示裝置的橫截面的放大示意圖，所述橫截面是沿著剖面線B-B截取的；圖5是用于將運動傳送給圖1所示機器中的預型件的裝置的另一可選實施例的放大示意圖；圖6是用于引起圖2所示實施例中的圖1所示機器的振動的裝置的第一實施例的放大示意圖；圖7是用于引起圖2所示實施例中的圖1所示機器的振動的裝置的第二實施例的放大示意圖；圖8是圖2所示實施例中的圖1所示機器的振動探測裝置的放大示意圖；圖9顯示了一個描繪通過第一組試驗用測試獲得的結(jié)果的圖表；圖10顯示了一個描繪通過第二組試驗用測試獲得的結(jié)果的圖表；圖11顯示了一個描繪通過第三組試驗用測試獲得的結(jié)果的圖表；圖12顯示了一個描繪通過第四組試驗用測試獲得的結(jié)果的圖表。
具體實施例方式
在圖1中，用于形成光學纖維預型件的一種化學淀積機器被表示為1，根據(jù)本發(fā)明，所述機器包括用于在化學淀積過程中測量預型件重量的儀器10。
圖1中圖解的機器1是一種具有水平姿態(tài)(化學淀積基底的軸線X-X被水平安排)的機器，并且適用于通過OVD型(外部汽相淀積)方法來實現(xiàn)化學淀積。雖然本說明書是結(jié)合這種機器給出的，但是在下面以及在隨后的權利要求書中所述的這種機器還可類似地應用于具有豎直姿態(tài)(化學淀積基底的軸線X-X被豎直安排)的機器，除非某些事物被明確地被陳述為與此相反。同樣地，所述的這種機器也可以應用于適合于實現(xiàn)不同類型的化學淀積方法，例如VAD型(汽相軸向淀積)方法或MCVD型(改良化學汽相淀積)方法的機器。
機器1包括配備有傳統(tǒng)類型的可以相對旋轉(zhuǎn)的卡盤3a、3b的框架2，所述卡盤適合于沿著軸線X-X支撐一個細長元件100(下面也用術語圓柱形支撐件來表示)，所述細長元件構成用于形成預型件的化學淀積基底。所述卡盤3a和3b是這樣的結(jié)構，即要便于可旋轉(zhuǎn)地結(jié)合圓柱形支撐件100，以便于將旋轉(zhuǎn)運動傳送給支撐件。
所述機器1也包括一個傳統(tǒng)類型的燃燒器4，所述燃燒器被設計用來將用于形成預型件的化學物質(zhì)特別是呈氧化物(SiO2或GeO2)形式的硅和鍺混合物，或只是硅，淀積在圓柱形支撐件100上，以便于在化學淀積過程結(jié)束時獲得一個預型件200。在燃燒器4相對于軸線X-X的相對側(cè)，可以預見一個抽吸罩5，所述抽吸罩被設計用來收集和排空由燃燒器4產(chǎn)生的化學排放物質(zhì)。
在圖1中所示的機器1的實施例中，在化學淀積處理期間，所述燃燒器4平行于圓柱形支撐件100的軸線X-X移動，所述支撐件又繞著軸線X-X旋轉(zhuǎn)，以便使將其所有表面暴露給燃燒器4。所述罩5可以是固定的，或者也可以平行于燃燒器4移動。如果燃燒器4被固定，而細長元件100除了繞著其自己的軸線X-X旋轉(zhuǎn)以外，還沿著這樣一個軸線移動，以便于將其所有表面暴露給燃燒器4，或者此外，如果燃燒器和細長元件100都沿著軸線X-X移動，那么無論如何，下面所陳述的內(nèi)容也都可以具有類似的應用。
根據(jù)圖1所示的實施例，旋轉(zhuǎn)運動通過一個傳統(tǒng)類型的帶機構6被傳送給卡盤3a，所述帶機構通過一個電機7驅(qū)動。通過帶6，所述旋轉(zhuǎn)運動到達一個滑輪8，所述滑輪與一個小軸桿9a成一整體，所述小軸桿通過適當?shù)臐L動軸承90a被支撐在框架2上，而且所述卡盤3a被剛性地安裝在所述小軸桿上。在相反側(cè)，所述卡盤3b被剛性地安裝在一個小軸桿9b上，所述軸桿通過適當?shù)臐L動軸承90b被支撐在與小軸桿9a同軸的框架2上。
作為帶6的替換形式，適當?shù)恼w傳統(tǒng)運動傳動齒輪可以被預見。
在化學淀積機器1中，圓柱形支撐件100不是與卡盤3a，3b進行剛性連接，而是在相對的自由端部100a、100b與相對的彈性約束件11a、11b進行彈性連接，所述彈性約束件又與卡盤3a、3b進行剛性連接。
彈性約束件11a、11b是儀器10的一個組成部分，所述儀器適合于用來在化學淀積過程中測量預型件的重量。這種儀器(被顯示在圖8中)也包括一個用來在所述細長元件100上引起振動的的裝置110，一個用來探測所述振動的頻率的裝置111，以及一個用來根據(jù)探測到的振動頻率計算預型件重量的裝置112。這些裝置將在本說明書的其余部分進行詳細描述。
圖2詳細地顯示了適用于測量本發(fā)明預型件重量的裝置10(以及適用于形成預型件的化學淀積機器1)的彈性約束件11a的一個結(jié)構實例。
彈性約束件11a被顯示為與圖1所示化學淀積機器1的卡盤3a相聯(lián)。彈性約束件11a包括一個第一接合元件12a和一個第二接合元件13a，所述第一接合元件與卡盤3a進行剛性連接，而所述第二接合元件與圓柱形支撐件100的端部100a進行剛性連接。在所示實例中，第一接合元件12a是一個套管，所述第二接合元件13a是所述細長元件100的一個夾持部件。所述夾持部件13a被容納在所述套管12a內(nèi)，而且形成為活塞的形狀，這個活塞具有一個柄131a和一個頭部133a，所述柄被容納在一個形成在套管12a內(nèi)的滑動座132a內(nèi)，所述頭部通過一個或多個螺母或銷134與圓柱形支撐件100的自由端部相聯(lián)。所述夾持部件13a又通過一個沿著軸線X-X延伸的彈性元件14a與套管12a相聯(lián)，在這個具體實例中，所述彈性元件就是一個與夾持部件13a的柄131a同軸并且在其外部延伸的壓縮彈簧。在夾持部件13a的柄131a中，形成有一個狹槽15a，所述狹槽中容納有一個銷16a，所述銷是與套管12a成一整體的。在銷16a和狹槽15a之間的接合是純粹滑動的接合，意思就是，被允許的唯一相對的運動是銷16a在狹槽15a中的滑動。當套管12a被卡盤3a啟動旋轉(zhuǎn)時，銷16a迫使夾持部件13a旋轉(zhuǎn)，由此迫使與之相聯(lián)的圓柱形支撐件100旋轉(zhuǎn)。
因此，上述的彈性約束件11a的結(jié)構形式是這樣的，以防止圓柱形支撐件100的除了沿著軸線X-X以外的平移，并且防止卡盤3a和圓柱形支撐件100之間的繞著軸線X-X的相對旋轉(zhuǎn)(以便允許旋轉(zhuǎn)運動可以從卡盤3a傳遞到圓柱形支撐件100)，并且可以彈性地限制圓柱形支撐件100的軸向平移。
因此，上述的彈性約束件11a是一個具有一個自由度的滑動彈性約束件，也就是只允許圓柱形支撐件100沿著軸線X-X在套管11a內(nèi)圍繞著彈簧14a的平衡位置進行振動。
彈性約束件11a也包括另一個套管17a，所述套管與圓柱形支撐件100的端部100a進行剛性連接。所述套管17a通過軸承18a的插入而與套管12a同軸地進行接合，所述軸承適合于允許所述套管之間沿著軸線X-X的相對滑動。因此，套管12a與套管17a之間的所述滑動接合是這樣的，即要便于引導圓柱形支撐件100在套管12a內(nèi)的軸向滑動。
在套管17a與圓柱形支撐件100之間最好設置一個球接頭19a，所述球接頭適用于抵消圓柱形支撐件100的可能的不精密度。
彈性約束件11b基本上與上述的約束件11a相同。因此，所述圓柱形支撐件100在相對的自由端部100a、100b進行彈性地結(jié)合。
兩個彈性約束件11a、11b的彈簧14優(yōu)選是壓縮彈簧或牽引彈簧。它們被放置在套管12a和夾持機構13a之間，放置方式是要便于，當圓柱形支撐件100被加載到機器1上時，這些彈簧可以都被偏壓(在壓縮彈簧的情況下，在被壓縮狀態(tài)，或在牽引彈簧的情況下，在被拉伸狀態(tài))，以便于施加一個相互的彈性作用。
作為替換，可以預見一個單一的彈性約束件11a，所述彈性約束件與所述細長元件100的端部100a相聯(lián)。在這種情況下，這樣一種彈性約束件會包括一個彈簧14a，彈簧的一側(cè)被結(jié)合到套管12a，而在相對側(cè)被結(jié)合夾持部件13a，以便于能夠在夾持部件13a上施加一個彈性推力作用和一個彈性拉力作用。優(yōu)選的是，在這種情況下，可以在細長元件100的相對端部100b預見一個簡單的滑動引導件。
應該注意到，如果機器具有豎直姿態(tài)(化學淀積基底的軸線X-X被豎直地安排)，那么與圓柱形支撐件兩個端部中一個端部相聯(lián)的滑動彈性約束件可以用一個滑動引導件替換，而不用任何彈性元件。在這種處理形式中，實際上可以消除彈性約束件，因為被預見的單一彈性約束件的彈性元件由于預型件的重量而總是被偏壓(如果彈性約束件被預見在細長元件下端，在被壓縮狀態(tài)，或者如果彈性約束件被預見在細長元件的上端，在被拉伸狀態(tài))。因此，在需要釋放圓柱形支撐件軸向振動的情況下，這種彈性元件從來不會被卸下。
可以給用于將旋轉(zhuǎn)運動從卡盤3a，3b傳遞到圓柱形支撐件100以便進行化學淀積的系統(tǒng)，預見許多變化。
例如，在圖3所示的第一種變型中，卡盤3a的旋轉(zhuǎn)運動被傳遞到圓柱形支撐件100，從而實現(xiàn)了套管17a外表面與套管12內(nèi)表面之間的形狀配合，而不是銷16a和狹槽15a之間的滑動結(jié)合，其中，所述套管17a與圓柱形支撐件100進行剛性連接，所述套管12a與卡盤3a進行剛性連接。在這種情況下，所述套管17a和所述套管12a的截面具有非圓形對稱形狀，例如方形，或者如圖3所示的六邊形。有利的是，在兩個套管之間，可以預見多個軸承170，所述軸承適合用來允許套管的相對滑動。
在圖4a和4b所示的第二種變型中，在套管17a外表面和套管12a內(nèi)表面上，設置有相對的邊緣，所述邊緣各自用171和172表示(例如如圖所示的在各個套管上的四個等距邊緣)，所述邊緣適合于在卡盤3a旋轉(zhuǎn)期間，相互協(xié)作成對接關系，以便于所述套管12a迫使套管17a進入旋轉(zhuǎn)，由此迫使圓柱形支撐件100進入旋轉(zhuǎn)。在兩個套管之間，在其中形成邊緣171、172的套管的上游或下游的縱向部分，也可以預見多個軸承173，所述軸承適合用來允許兩個套管之間的相對滑動?？梢栽谶吘?71和172之間預見其它軸承174，所述其它軸承適合用來方便這種相對滑動。
在圖5所示的另一種變型中，卡盤3a的旋轉(zhuǎn)運動被傳遞到圓柱形支撐件100，從而實現(xiàn)套管12a與夾持部件13a之間的磁性傳遞，而不是銷16a和狹槽15a之間的滑動結(jié)合，其中，所述套管12a與卡盤3a成一整體，所述夾持部件與圓柱形支撐件100成一整體。在這種情況下，在套管12a滑動座132a內(nèi)部，剛性地安裝一個永久磁體180；同樣地，在夾持部件13a柄131a的自由端部的外表面上，剛性地安裝另一個永久磁體181。兩個磁體之間的磁性作用實現(xiàn)行旋轉(zhuǎn)上的約束，意思就是，當套管12a旋轉(zhuǎn)時，磁性作用迫使夾持部件13a進入旋轉(zhuǎn)，由此迫使圓柱形支撐件100進入旋轉(zhuǎn)。
正如已經(jīng)陳述的一樣，本發(fā)明的儀器10包括一個用于在化學淀積處理期間引起圓柱形支撐件100振動的裝置110(圖6、7和8)。這種裝置優(yōu)選被容納在兩個彈性約束件11a、11b的任一者內(nèi)部，并且是這種彈性約束件的一個整體組成部分。
在圖6所示的第一種實施例中，裝置110是一個氣動裝置，所述氣動裝置包括一個小推力活塞20，所述活塞可滑動地容納在套管12a的滑動座132a內(nèi)。這種小活塞20通過加壓空氣被啟動，所述加壓空氣是通過適當?shù)拈_口21而進入滑動座132a的。這種開口形成在蓋子22上，所述蓋子被安排在套管12a的自由端。當被啟動時，推力小活塞20與夾持部件13a的柄131a協(xié)作，從而所述柄在套管12a的滑動座132a中滑動，從而對彈簧14a施加載荷；當氣壓被釋放時，夾持部件13a(由此，剛性地與之相聯(lián)的圓柱形支撐件100)開始繞著彈簧14a的平衡位置振動。
在圖7所示的替換實施例中，用來引起振動的裝置110是一個電磁裝置，所述電磁裝置包括一個螺線管30，所述螺線管與一個定子31剛性地連接，所述定子31被預見在卡盤3a的上游。所述螺線管30與夾持部件13a的柄131a同軸，所述柄又容納著一個永久磁體32。電流通入螺線管30時，會在載著彈簧14a的夾持部件13a上產(chǎn)生軸向力；通過中斷給螺線管30的電流供應，夾持部件13a開始繞著彈簧14a的平衡位置振動。
如圖8所示，本發(fā)明的儀器也包括一個用于在化學淀積處理期間探測圓柱形支撐件100的振動頻率的裝置111。這種裝置特別包括一個用來及時探測圓柱形支撐件100的位置并且用來產(chǎn)生一個代表所述位置的信號的裝置，以及一個用來處理所述信號以計算出這種支撐件的振動頻率的裝置。
在圖8所示的實施例中，用來探測及時代表圓柱形支撐件100位置的信號的裝置包括一個靶子40和一個光學測量器41，其中，所述靶子與圓柱形支撐件100的端部100a進行剛性連接，所述測量器適合用來測量所述靶子40的距離。特別的是，光學測量器41包括一個朝著靶子40的發(fā)光信號發(fā)射源(未示)，一個用來接受由靶子40散射的發(fā)光信號的裝置(未示)，以及一個用來處理被收集的發(fā)光信號以產(chǎn)生一個代表靶子40距離的電信號的裝置(未示)。所述測量器41被裝備有一個輸出端，所述輸出端能夠?qū)㈦娦盘杺鬏斀o計算機112，所述計算機被裝備有一個數(shù)據(jù)獲取板，所述數(shù)據(jù)獲取板被設計用來根據(jù)探測到的振動頻率計算預型件的重量。
作為上述裝置的一種替換，可以使用適用于測量預型件振動頻率的其它裝置(未示)。例如，可以通過鄰近傳感器來實現(xiàn)振動頻率的探測，所述傳感器與套管12a相聯(lián)，并且適合用來及時探測夾持部件13a的位置。有利的是，相同的彈簧14a可以被用作鄰近傳感器，所述傳感器正是一個螺線管，所述螺線管具有隨伸長量變化的感應系數(shù)。
原則上，由于軸向振動的頻率ω與振動質(zhì)量M有以下關系，即M＝k/ω2其中，k是彈簧14a的彈性系數(shù)，知道了彈簧14a的彈性系數(shù)k，以及在化學淀積處理期間的預型件200的軸向振動頻率，就意味著，可以知道振動質(zhì)量，由此就可以知道成形的預型件200的重量。
適用于計算振動頻率的各種方法是可能存在的。下面舉一個例子詳細說明這些方法中的一種方法。
通過裝備有獲取板(acquisition board)的計算機112，來自光學測量器41的電信號被連續(xù)地分析。信號的獲取頻率必須這樣，即要便于能正確描述電信號，例如足以使其大于信號頻率的兩倍。這種情況下，采樣頻率等于ωmin=2·KMmin]]>
其中K是彈性系統(tǒng)的彈性系數(shù)，而Mmin是最小的振動質(zhì)量，即等于化學淀積處理起點的圓柱形支撐件100的質(zhì)量。應該注意，在機器具有水平姿態(tài)的情況下，例如在附圖中所示的姿態(tài)，彈性系統(tǒng)包括兩個彈性約束件11a，11b，各個約束件裝備有一個各自的彈簧14。因此，系統(tǒng)的彈性系數(shù)要等于存在于兩個相對的彈性約束件11a，11b中的各個彈簧的彈性系數(shù)的總和。另一方面，在機器具有豎直姿態(tài)的情況下，如果機器具有一個單一的彈性約束件，那么系統(tǒng)的彈性系數(shù)要等于被預見在儀器的單一彈性約束件中的單一彈簧的彈性系數(shù)。
通過一個閾系統(tǒng)，在振動開始時，就啟動電信號的記錄；然后記錄被延續(xù)預定時間(用實驗方法進行選擇，以便大于振動的阻尼時間)。電信號通過一個這樣的函數(shù)可以得到很好描述S(t)＝A.e-αt.sin(ωt+Φ)+Δ因此，通過一個非線性回歸計算，可以估計出參數(shù)A，α，，Δ和最終的頻率ω。
如果給出頻率，那么可以通過以下關系式求出振動質(zhì)量的值M＝k/ω2這個關系式在理想的諧振子的情況下是有效的；在實際情況下，最好用已知質(zhì)量對系統(tǒng)進行校正，以便于用實驗方法確定關系式M＝M(ω)。
在另一個替換實施例中，可以使用作為剛性主體的圓柱形支撐件100的其它振動頻率，從而實現(xiàn)圓柱形支撐件100的其它振動方式的任一種；在剛性主體具有六個自由度時，實際上有三個振動平移方式和三個振動旋轉(zhuǎn)方式，各個振動頻率對應于這些方式。
在操作中，結(jié)合附圖1和8中所示的化學淀積機器1和重量測量儀器10的實施例，適用于化學淀積、而且具有相聯(lián)靶子40的圓柱形支撐件100，被安裝在機器1上，從而使各個自由端與相對的彈性約束件11a、11b相聯(lián)。然后，機器1被啟動，以開始化學淀積處理，在化學淀積處理期間圓柱形支撐件100在其自身旋轉(zhuǎn)，而且燃燒器4平行于圓柱形支撐件100平移，并且在支撐件上淀積用于形成預型件的化學物質(zhì)。抽吸罩5消除由燃燒器4產(chǎn)生的廢氣。
在化學淀積處理期間，逐漸形成的預型件的重量的測量通過儀器10被重復地進行。為了這個目的，圓柱形支撐件100的振動通過圖6所示并且如上所述的氣動裝置(或者作為替換，可以通過圖7所示并且也如上所述的磁性裝置)來引起。
通過光學距離測量器41，發(fā)光信號被發(fā)送到靶子40，然后被探測。由此獲得的信號代表靶子40和光學測量器41之間的變化距離，并且因此包含有關預型件振動頻率的信息。
然后，當進行化學淀積處理時，由光學測量器41探測到的電信號被發(fā)送到計算機112，在計算機中，所述電信號被處理以便最終能例如根據(jù)上述計算方法，計算出預型件重量的級數(shù)。
實例已經(jīng)進行了多組不同的實驗性試驗，以便論證本發(fā)明儀器的操作。所實施的這些試驗如下1.再現(xiàn)性試驗(具有非旋轉(zhuǎn)預型件)2.具有旋轉(zhuǎn)預型件的試驗3.具有質(zhì)量的不同軸向分布的試驗4.具有不同的彈簧溫度的試驗引起振動，從而產(chǎn)生一個推動力，這個推動力能夠迫使圓柱形支撐件100相對于平衡位置位移大約5mm。為了探測振動頻率，使用了商業(yè)激光距離測量器，這種測量器可以從Keyance公司獲得。
再現(xiàn)性試驗進行了第一組試驗，以測量沒有旋轉(zhuǎn)的預型件的振動頻率，預型件上添加有不同的已知質(zhì)量。對于附加質(zhì)量的各個值，進行了不同的試驗，以估計系統(tǒng)的校準曲線M＝M(ω)，以及測量的再現(xiàn)性的程度。第一組試驗是在沒有添加任何質(zhì)量給預型件的情況下進行的。對于附加質(zhì)量的三個不同值，進行了三組連續(xù)試驗。
這些試驗是用一個具有豎直姿態(tài)的機器實施的，所述機器在預型件下端裝備有一個單一的彈簧。彈簧的彈性系數(shù)是1.6kN/m。所述預型件的起始質(zhì)量是Kg.2.690(在沒有任何附加質(zhì)量的情況下)，因此，最終質(zhì)量(預型件質(zhì)量加最大附加質(zhì)量)是Kg.4.990。
這些試驗的結(jié)果被顯示在圖9的圖表中，這些圖表代表作為質(zhì)量的函數(shù)測量到的振動頻率。
校準曲線可以例如是通過一個三次多項式來很好地描述。
對通過使用相同質(zhì)量的重復試驗獲得的頻率值進行第一次估計。然后對于不同的質(zhì)量值進行估計。
通過使用相同質(zhì)量的重復試驗得出的頻率估計值上的平均標準偏差等于0.0116Hz。因此可以證明，通過甚至很小數(shù)量的測量的重復，重量估計值上的平均精度可以非常好。
具有旋轉(zhuǎn)預型件的試驗為了估計與預型件旋轉(zhuǎn)相關聯(lián)的可能干擾，進行了第二組試驗。不同的測量是使用處于不同旋轉(zhuǎn)速度的同樣重量預型件進行的。
這些試驗是使用一個具有水平姿態(tài)的機器實施的，所述機器在預型件相對端裝備有兩個彈簧。彈簧的彈性系數(shù)是1.6kN/m。預型件的質(zhì)量保持不變，并且等于Kg.2.690。
圖10的圖表顯示了這些測量的結(jié)果，這些結(jié)果論證了振動頻率與預型件旋轉(zhuǎn)速度實質(zhì)上獨立。實際上，我們發(fā)現(xiàn)測量標準偏差上有增加，但是偏差保持相同平均值。
具有質(zhì)量的不同軸向分布的試驗為了論證本發(fā)明的用于測量重量的方法實質(zhì)上獨立于質(zhì)量沿著預型件軸線的分布情況，進行了第三組試驗。
使用相同附加質(zhì)量的兩組測量試驗被實施的條件如下在預型件一個端部具有附加重量；在預型件的相對端部具有附加重量。
這些試驗是使用一個具有水平姿態(tài)的機器實施的，所述機器在預型件相對端部裝備有兩個相同的彈簧。彈簧的彈性系數(shù)是1.6kN/m。預型件沒有進行旋轉(zhuǎn)。所述預型件的起始質(zhì)量是Kg.2.690(在沒有任何附加質(zhì)量的情況下)，因此，附加質(zhì)量(開始在一側(cè)，然后又在另一側(cè))是Kg.0.762。
圖11所示的兩組試驗沒有顯示出平均值上的明顯差異。
具有不同彈簧溫度的試驗為了論證本發(fā)明重量測量方法對溫度特別是結(jié)構上存在的熱梯度的不敏感性，進行了第四組試驗。當指向兩個彈性約束件中一者的空氣噴射的溫度變化時，進行了不同的測量。利用這種方式產(chǎn)生的熱場在彈性約束件極端具有最大和最小的溫度，因此，所述彈性約束件容易受到熱梯度的影響。
這些試驗是使用一個具有水平姿態(tài)的機器實施的，所述機器在預型件相對端部裝備有兩個相同的彈簧。彈簧的彈性系數(shù)是5.15kN/m。兩個彈簧中只有一個彈簧被偏壓。預型件沒有進行旋轉(zhuǎn)。預型件的質(zhì)量被保持不變，而且等于Kg.2.690。
圖12的圖表顯示了這些試驗的結(jié)果，這些結(jié)果可以論證出測量相對于溫度的實際上的不敏感性。
權利要求
1.一種用于在為形成預型件的化學淀積處理期間測量光學纖維預型件重量的儀器(10)，其特征在于，所述儀器包括—至少一個彈性約束件(11a，11b)，所述彈性約束件被設計成與一個細長元件(100)的至少一個端部(100a，100b)相聯(lián)，所述細長元件構成用于形成預型件(200)的化學淀積基底；—一個用于在所述細長元件(100)上引起振動的裝置(110)；—一個用于探測所述細長元件(100)的振動頻率的裝置(111)；—一個用于根據(jù)所探測的振動頻率來計算預型件(200)重量的裝置(112)。
2.根據(jù)權利要求1所述的儀器，其特征在于，所述至少一個彈性約束件(11a，11b)是個具有單一自由度的約束件，以便于允許所述細長元件沿著其縱向軸線X-X進行軸向振動。
3.根據(jù)權利要求2所述的儀器，其特征在于，所述至少一個彈性約束件(11a，11b)包括一個第一結(jié)合元件(12a)，適用于與一個旋轉(zhuǎn)卡盤(3a)進行剛性連接；一個第二結(jié)合元件(13a)，適用于與所述細長元件(100)進行剛性連接；其中，所述第一和第二結(jié)合元件(12a，13a)彈性和可滑動地結(jié)合，并且轉(zhuǎn)動受到約束。
4.根據(jù)權利要求3所述的儀器，其特征在于，所述第一結(jié)合元件(12a)限定了第一套管，所述至少一個彈性約束件(11a)也包括一個第二套管(17a)，所述第二套管與所述細長元件(100)的所述至少一個端部(100a)進行剛性連接，并且通過至少一個軸承(18a)的插入而同軸地安裝在所述第一套管(12a)內(nèi)部，所述軸承適用于允許所述第一和第二套管(12a，17a)之間的沿著所述軸線X-X的相對滑動。
5.根據(jù)權利要求4所述的儀器，還包括一個球接頭(19a)，所述球接頭被放置在所述第二套管(17a)和所述細長元件(100)的所述至少一個端部(100a)之間。
6.根據(jù)權利要求3至5中任一所述的儀器，還包括一個銷(16a)，所述銷與所述第一結(jié)合元件(12a)相聯(lián)，并且與形成在所述第二結(jié)合元件(13a)上的一個狹槽(15a)可滑動地結(jié)合。
7.根據(jù)權利要求2至6中任一所述的儀器，其特征在于，所述主軸線X-X是水平軸線，所述儀器(10)包括兩個相對的滑動彈性約束件(11a，11b)，所述約束件適合于與所述細長元件的相對端部(100a，100b)相聯(lián)。
8.根據(jù)權利要求2至6中任一所述的儀器，其特征在于，所述主軸線X-X是豎直軸線，所述儀器(10)包括一個單一的滑動彈性約束件(11a)，所述約束件適合于與所述細長元件(100)的一個端部(100a)相聯(lián)。
9.根據(jù)前面任一權利要求所述的儀器，其特征在于，用于引起振動的所述裝置(110)被容納在所述至少一個彈性約束件(11a，11b)中。
10.根據(jù)從屬于權利要求3時的權利要求9所述的儀器，其特征在于，用于引起振動的所述裝置(110)包括一個對所述第二結(jié)合元件(13a)起作用的氣動裝置(20，21，22)。
11.根據(jù)從屬于權利要求3時的權利要求9所述的儀器，其特征在于，用于引起振動的所述裝置(110)包括一個對所述第二結(jié)合元件(13a)起作用的電磁裝置(30，31，32)。
12.根據(jù)前面任一權利要求所述的儀器，其特征在于，用于探測振動頻率的所述裝置(111)包括一個用于探測所述細長元件(100)的位置的裝置(40，41)，所述裝置適用于產(chǎn)生一個表示所述位置的信號，以及一個用于處理所述信號來計算出細長元件振動頻率的裝置。
13.根據(jù)權利要求12所述的儀器，其特征在于，用于探測所述細長元件(100)的位置的所述裝置(111)包括一個靶子(40)和一個測量所述靶子(40)距離的光學測量器(41)，所述靶子被設計用來與所述細長元件(100)進行剛性連接。
14.根據(jù)權利要求13所述的儀器，其特征在于，所述光學測量器(41)包括一個朝著所述靶子(40)的發(fā)光信號發(fā)射源，一個用于接受由所述靶子(40)散射的發(fā)光信號的裝置，以及一個用于處理所收集的發(fā)光信號以產(chǎn)生一個代表所述靶子(40)距離的電信號的裝置。
15.一種用于在為形成預型件的化學淀積處理期間測量光學纖維預型件重量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟—彈性地約束一個細長元件(100)到一個用于形成預型件的化學淀積機器(1)上，所述細長元件構成化學淀積基底；—引起所述細長元件(100)振動；—探測所述細長元件(100)的振動頻率；—根據(jù)所探測到的振動頻率計算預型件(200)的重量。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，引起所述細長元件(100)振動的步驟包括以下步驟—在一個容納所述細長元件(100)端部(100a)的座(132a)內(nèi)提供預定時間的壓縮空氣；—在所述預定時間后，從所述座(132a)中排出空氣。
17.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，引起所述細長元件(100)振動的步驟包括以下步驟—在預定的時間內(nèi)，提供電流到一個螺線管(30)中，所述螺線管被安排在一個結(jié)合元件(13a)外部，并且與所述結(jié)合元件同軸，所述結(jié)合元件與所述細長元件(100)進行剛性連接，這種結(jié)合元件(13a)包括至少一個永久磁體(32)；—在所述預定時間后，中斷電流供應。
18.根據(jù)權利要求15至17中任一所述的方法，其特征在于，探測所述細長元件(100)的振動頻率的步驟包括以下步驟—產(chǎn)生一個及時代表所述細長元件(100)的位置的信號；—處理所述信號以計算出所述細長元件(100)的振動頻率。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生一個及時代表所述細長元件(100)的位置的信號的步驟包括以下步驟—朝著一個靶子(40)發(fā)送一個發(fā)光信號，所述靶子與所述細長元件(100)進行剛性連接；—收集由所述靶子(40)散射的發(fā)光信號；而且—處理所收集的發(fā)光信號以產(chǎn)生一個代表所述靶子(40)距離的電信號。
20.一種用于形成光學纖維預型件的化學淀積機器(1)，所述機器包括—一個被設計用來沿著軸線X-X支撐一個細長元件(100)的框架(2)，所述細長元件構成用于形成預型件(200)的化學淀積基底；—至少一個燃燒器(4)，所述燃燒器被設計用來在所述基底(100)上淀積用于形成預型件的化學物質(zhì)；其特征在于，所述機器包括一個根據(jù)權利要求1至14中任一所述的重量測量儀器(10)。
21.一種用于形成光學纖維預型件的化學淀積方法，其特征在于，所述方法包括在化學淀積期間通過根據(jù)權利要求15至19中任一所述的方法來測量預型件重量的步驟。
全文摘要
這里描述了一種用于在為形成預型件的化學淀積處理期間測量光學纖維預型件重量的儀器(10)。所述儀器包括至少一個彈性約束件(11a，11b)，所述彈性約束件與一個細長元件(100)的至少一個端部(100a，100b)相聯(lián)，所述細長元件是構成用于形成預型件的化學淀積基底的，一個用于在所述細長元件(100)上引起例如軸向振動的裝置(110)，一個用于探測所述細長元件(100)的振動頻率的裝置(111)，以及一個用于根據(jù)所探測的振動頻率來計算預型件重量的裝置(112)。有利的是，本發(fā)明裝置允許實現(xiàn)一種用于測量預型件重量的方法，其中，由熱漂移影響、預型件上的質(zhì)量軸向分布、和不同于正在成形的預型件的質(zhì)量的負載所引起的測量誤差被降低到測量要求精度以下。
文檔編號G01G17/02GK1646439SQ02829410
公開日2005年7月27日 申請日期2002年7月31日 優(yōu)先權日2002年7月31日
發(fā)明者M·魯齊爾, A·德默加齊, D·薩爾基 申請人:皮雷利&C.有限公司